Question

有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线。现有下列器材供选用：

A.电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)

B.电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)

C.电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)

D.电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)

E.滑动变阻器(10 Ω，2 A)

F.滑动变阻器(500 Ω，1 A)

G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干

（1）实验中所用电压表应选________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。

（2）在线框内画出实验电路图_______，并根据所画电路图进行实物连接_______。

   

（3）利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，分析曲线说明小灯泡电阻变化的特点：________________________________。

（4）若把电阻元件Z和小灯泡接入如图乙所示的电路中时，已知电阻Z的阻值为5Ω，已知A、B两端电压恒为2.5 V，则此时灯泡L的功率约为________W。(保留两位有效数字)

   

Answer

(1)A D E (2)如图； 如图； (3)小灯泡电阻随温度的升高而增大 (4)0.31

【解析】

本题（1）的关键是根据小灯泡的规格中的额定电压与额定电流大小来选择电压表与电流表的量程，根据实验要求电流从零调可知变阻器应用分压式接法，可知应选择电阻选择变阻器．题（2）的关键是根据小灯泡电阻满足，可知电流表应用外接法，又变阻器应用分压式接法，即可画出电路图和实物图．题（3）的关键是根据电阻定义可知，电阻大小与I-U图线上的点与原点连线的斜率倒数成正比，说明小灯泡的电阻随温度的升高而增大．题（4）的关键是在灯泡的I-U图像中画出电阻Z的I -U图像，根据I-U图象读出当电阻Z和灯泡两端的电压之和为2.5V时对应的电压和电流大小，然后根据P=UI求出功率即可．

（1）：根据小灯泡的规格“4V，2W”可知，电压表应选A，电流，所以电流表应选D；由于描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零调，所以变阻器应用分压式接法，应选阻值小的变阻器E．
（2）：由于小灯泡电阻较小，满足，所以电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，所以电路图和实物连线图如图所示：

（3）根据可知，小灯泡电阻与I-U图象上各点与原点连线的斜率倒数成正比，所以小灯泡电阻随温度的升高而增大．

（4）在灯泡的I-U图像中画出电阻Z的I -U图像，由I-U图象可知，当电阻Z和灯泡两端的电压之和为2.5V时，此时灯泡两端的电压U=1.4V，I=0.22A时对应的电压，所以小灯泡的功率为：P=UI=1.4×0.22W=0.31W.